Prilling et granulation

Le prilling et la granulation désignent les deux principales techniques de solidification appliquées aux engrais solides, notamment à l'urée, au nitrate d'ammonium (AN) et aux engrais NPK. Le prilling consiste à pulvériser une solution concentrée au sommet d'une tour ; les gouttelettes, dénommées prills ou perles, retombent en contre-courant d'air qui les solidifie. Un refroidissement complémentaire s'impose ensuite. La granulation projette un liquide concentré sur des particules de recyclage en circulation dans un tambour, une cuve à disque ou un lit fluidisé. L'accroissement granulométrique et le séchage se déroulent simultanément. Tous les procédés industriels comportent une boucle de recyclage^[1].

Procédés et équipements

Pour l'urée, le prilling emploie une tête rotative ou un seau distributeur. La granulation mobilise des tambours ou des lits fluidisés ; séchage et refroidissement ultérieurs s'effectuent dans des tambours rotatifs ou des lits fluidisés, avec épuration de l'air^[1][2].

Dans la production d'AN et d'ammonitrate calcaire (CAN), les granulateurs comprennent tambours, cuves sphéroïdales, malaxeurs et lits fluidisés. Pour le CAN, la charge minérale s'incorpore avant ou pendant la granulation, l'AN étant introduit sous forme de solution chaude concentrée. Le séchage peut s'avérer inutile lorsque la chaleur résiduelle suffit à entraîner l'évaporation : procédé autotherme^[2]. Le refroidissement final, commun aux deux voies, fait appel à des refroidisseurs rotatifs ou à lits fluidisés ; l'air épuré à sec peut être réutilisé comme air secondaire du séchoir^[2].

Émissions et traitement des gaz

La section de finition constitue la principale source de pollution des installations d'urée. La charge polluante y représente 0,4 à 0,6 % de l'alimentation totale, soit au moins dix fois plus que la section humide (0,005 à 0,05 %). Le contact abondant entre air et urée chaude charge les gaz en ammoniac et poussières^[3].

La granulation exige moins d'air ; ses poussières sont plus grossières, donc plus faciles à capturer. L'avantage économique du prilling — faible coût d'investissement — tend à être neutralisé par les dépenses de traitement des effluents^[3].

Les émissions de poussières de prilling d'urée varient fortement selon le traitement en place. Un cas documenté avec lavage humide et débit de gaz de 300 000 à 350 000 Nm³/h affiche 270 g/t et une concentration de 15 à 23 mg/Nm³, pour des concentrations brutes de 60 à 130 mg/Nm³. À l'inverse, des installations sans traitement relèvent des émissions de 500 à 2 200 g/t, avec des concentrations de 35 à 125 mg/m³. Pour la granulation d'urée, le tableau indique des rejets de 100 à 550 g/t avec lavage, et des concentrations de 30 à 75 mg/m³^[4].

L'efficacité de dépollution de l'ammoniac dépend du milieu de lavage (acide ou eau) et du nombre d'étages. Le liquide de lavage peut être recyclé vers le procédé en cas de lavage à l'eau^[3].

Intégration énergétique

Sur un site intégré, les sections de finition figurent parmi les consommateurs nets d'énergie, aux côtés de la neutralisation et de l'évaporation de l'AN. À l'inverse, la neutralisation AN, la production d'ammoniac et d'urée peuvent exporter de la chaleur selon la conception^[5].

Le choix entre les deux voies relève de compromis économiques et techniques. Certaines applications industrielles en aval privilégient encore les prills d'urée. Pour l'AN, la granulation domine les capacités modernes en raison de ses performances environnementales. Les deux voies produisent des solides librement coulants, condition essentielle à la manutention en vrac et à l'enrobage éventuel.

Cadre réglementaire

Le règlement européen sur les produits fertilisants prescrit des méthodes d'échantillonnage et d'essai applicables indifféremment aux prills et aux granulés. L'annexe IV détaille une procédure de résistance à l'abrasion : l'échantillon est roulé entre feuilles filtrantes selon vingt-quatre mouvements circulaires, avec relevage des coins à intervalles définis^[6].